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本文利用ml4421，ipm功率模塊，一些電容電阻，設計了小功率單相變頻器" isAuto=1>變頻器，無需軟件開發，硬件成本低，結構簡單，可靠性高，保護能力強，縮短了系統開發時間，為筆者制造低成本、小體積單相變頻器提供了一個思路。
控制電路使用micro linear公司生產的單相電機變頻控制的專用芯片ml4421，它是一個外部連接簡單、功能全面的pwm智能控制芯片。它內部固化了控制程序，自帶兩路互差90°的波形發生器、pwm調制器和轉差控制，工作于真正的線性比例、積分和微分（pid）反饋環路，提供10:1的速度控制范圍，提供恒定的、可編程的v/f比值。由于沒有軟件編程的要求，節省了開發成本。
ml4421的接線如圖1。說明如下：
圖1 ml4421的接線
（1）1、2腳接來自電流互感器的電機電流反饋輸入，isa、isb共同構成微分輸入，檢測a相的電流、電壓和電流的相位差，然后與前端電壓反饋共同決定給定相位角（精密轉差控制時才有效）;
（2）3腳是轉差角設定（精密轉差控制時才有效）;
（3）4腳精密轉差控制時微調正弦波的幅值，該腳接地時，不進行精密轉差控制;
（4）通過調節6腳的輸入電壓可以控制正弦波的幅值、頻率。設c0為0°正弦波發生器起振電容，則0°正弦調制波頻率f=（r6/r5）/（2×c0×0.356），同理可得90°正弦調制波頻率;
（5）選擇8腳上不同的電阻r8，可設置死區時間t，t=r8/（5.2×104）;
（6）9、10接正弦波發生器起振電容c0、c1，11腳設置復位時間，12腳設置pwm載波頻率，載波（三角波）頻率f=vref/（rref×7.2×c pwm） ;
（7）13腳正反轉選擇，在驅動雙相電機時控制其高低電平可實現正轉/反轉;
（8）14腳制動時間選擇，15腳過流保護輸入來自電流變換器，限流保護電阻r15=0.5v/imax;16、25腳正弦波測試點;
（9）18～23腳驅動6路pwm波形輸出，18～20低端輸出，21～23高端輸出;
（10）26～28腳接電壓反饋輸入，該電壓指電機兩個相位的pwm輸出電壓進行分壓后的平均值。以上電容、電阻等參數可根據實際應用，選擇不同的數值，以滿足不同的控制效果。
傳統的變頻器的功率驅動和逆變電路有兩個模塊組成，現在這兩部分由一個體積不大的ipm功率模塊就可完成。ipm由高速、低功率igbt，優選的門級驅動器及保護電路構成。其中，igbt是gtr和mosfet的復合，由mosfet驅動gtr，因而ipm具有gtr高電流密度、低飽和電壓、高耐壓、mosfet高輸入阻抗、高開關頻率和低驅動功率的優點，保護功能有控制電源欠壓鎖定保護、過熱保護、過流保護和短路保護，當其中任一種保護功能動作時。ipm將輸出故障信號fo。因此，ipm功率模塊功能強大，可以簡化電路設計。為了保證變頻調速時，單相電機主副繞組嚴格相差90°，主回路選用三相全橋逆變，每個繞組都相當于一個獨立的全橋逆變器，取消了分相電容，克服了由分相電容引起的頻率不穩定的缺點，并且具有較高的直流母線電壓利用率。因此選用6單元的三菱pm20csj060（20a/600v）驅動0.75kw的單相交流感應電機。
ipm接線如圖2，n、p引腳接直流電源，直流電源信號經單相整流電路或直流母線獲得。為了防止外部信號干擾，在ml4421和ipm之間加入了光電隔離電路，pwm波形輸入端選用高速光藕hcpl4504，故障輸出端和制動輸入端選用低速光耦pc817，選用隔離電源m57140l，m57140l可提供四組+15v的隔離電源。up、vp、wp、un、vn、wn分別經過高速光藕接ml4421輸出的6路pwm波形（ha、hc、hb、la、lc、lb），u、v分別接電機兩相繞組，旁路電容取0.01uf。
圖2 ipm的接線
來源: 電氣自動化技術網